KR20190100234A - 바이오제닉 저점도 절연유 - Google Patents

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Abstract

비-석유계 전기 절연유의 제조 방법으로서, 상기 방법은 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함하는, 비-석유 기원의 1차 혼합물을 제공하는 단계; 상기 1차 혼합물의 증류 및/또는 스트리핑을 수행하는 단계; 이소알칼과 알칸과의 혼합물을 포함하는, 상기 증류 및/또는 스트리핑 생성물로서 파라핀 베이스 오일을 수집하는 단계; 및 상기 베이스 오일을 항산화 첨가제와 혼합하는 단계를 포함한다.

Description

바이오제닉 저점도 절연유
본원 개시내용은 전기 절연유 분야에 관한 것이다. 본원 개시내용의 절연유는 파라핀 베이스 오일 및 하나 이상의 첨가제를 포함하는, 비-석유계 전기 절연유이다.
변압기 오일로도 공지되어 있는 전기 절연유는, 전기 변압기에서 전기 절연의 일부를 형성하고 동일한 장치의 냉각시에 냉각제를 순환시키는 목적을 추가로 제공하는 오일이다.
전기 변압기는 한 전압의 교류를 또 다른 전압으로 변환시킨다. AC-그리드에서 변압기를 사용하는 주된 이유는 생성 및 배전이 보다 효율적이며, 즉 보다 높은 전압 및 일반적으로 보다 낮은 전류에서 보다 낮은 에너지 손실을 초래한다는 것이다. 그러나, 고전압 전력은 가정과 산업에서 에너지 소비 현장에서 비실용적이며 위험하다. 따라서, 특히 매우 다량의 에너지가 변환되는 그리드의 중앙 위치에서 변환의 효율성이 가장 중요하다. 이것은, 특히 더 큰 전력 변압기의 수에 비해 그러한 소형 배전 변압기가 더 많다는 사실을 고려할 때 보다 국지적으로 배치된 더 작은 배전 변압기의 경우이기도 하다. 따라서, 이러한 유형의 장비에서의 절대 손실의 합은 상당히 중요하다.
변압기에서의 손실은 일반적으로 무-부하 및 부하시 손실로 나눌 수 있다. 무-부하 손실은 변압기의 자기 코어에 의해 야기되며 부하에 좌우되지 않는데, 즉,그러한 무-부하 손실은 통전된 (energized) 변압기에 대해 일정하다. 부하시 손실은 주로 권선의 전기 저항에 비례하는 열 손실로 인한 것이다. 재료의 전기 저항은 온도에 따라 증가하므로, 부하시 손실은 부하에 좌우된다. 임의의 주어진 변압기로부터의 출력을 증가시키면 에너지 변환이 덜 효율적이고 열 손실이 커진다. 따라서, 변압기의 냉각이 필요하다. 더 작은 배전 유닛에 있는 변압기의 경우, 이는 케이싱 외부 상의 냉각 핀 또는 플랜지로 달성될 수 있다. 일부 그러한 변압기는 에폭시 수지로 채워지며 일부는 오일에 담겨 있다. 고전력 변압기의 경우, 그러한 단순한 설계는 치수가 너무 커지면 허용될 수 없으며, 치수가 합리적인 순환형 액체 냉각제 설계로만 가능하다. 변압기의 가장 보편적인 고체 단열재는 셀룰로오스이며, 이 물질은 100℃ 이상의 온도에서 심지어 보다 신속하게 분해된다. 변압기의 전반적인 서비스 수명은 그 작동 온도에 따라 크게 좌우되며 이는 효과적인 냉각에 대한 필요성에 더 기여한다.
변압기 내부에 사용되는 액체는 전기적으로 절연되어야 한다; 따라서 오일이 사용된다. 그러한 상업용 절연유는 일반적으로 표준 IEC 60296 또는 ASTM D3487을 충족하며 거의 항상 원유 정제에 의해 제조되며, 즉 화석 원료이다. IEC 60296-2012 및 ASTM D3487-2016에서, 40℃에서의 최대 동점도는 12 mm2/s (또는 센티스토크, cSt)로 설정되어 변압기 제조자가 냉각 시스템이 표준을 충족하는 임의의 오일과 함께 작동할 것을 보장할 수 있다. 설정된 한계보다 높은 점도의 오일은 충분히 효과적으로 순환 및 냉각되지 않으며 변압기의 명판 최대 출력에 장비의 과열없이 도달할 수 없다. 그러한 절연유는 40℃에서 약 7.4 내지 12 mm2/s의 점도 범위 내에서 상업적으로 입수 가능하며, 베이스 오일 (직류 (straight run), 또는 상이한 공급원 및 공정의 오일 혼합물) 및 다양한 첨가제로 구성된다. 식물성 오일의 고유의 성질들로 인해 훨씬 더 높은 점도가 허용되어야 하는, IEC 62770 및 ASTM D6871과 같은 천연 에스테르 오일 (첨가제를 갖는 식물성 오일)에 대한 표준도 있다. 어느 정도까지, 이들 오일의 물리적 및 화학적 성질들은 보다 높은 점도를 보완하지만, 변압기 제조자는 일반적으로 이들 오일을 용도에 맞게 특별히 설계된 변압기 유닛에서만 사용을 허용한다 (보증에 의해). 그러한 특수 설계된 변압기에는 더 큰 치수와 높은 재료 사용이 필요하지만, 더 높은 과부하 용량, 개선된 화재 안전성 및 액체가 생분될 수 있다는 사실 때문에 변압기 고객이 그러한 유닛을 선택하도록 유도한다. 이들 액체의 생분해성은 명백한 사실이지만, 이들은 산화 안정성이 매우 불량하여 다량의 상대적으로 독성의 항산화제가 제형화된 생성물에 첨가될 필요가 있다. 실리콘 오일 및 합성 에스테르와 같은 특정 적용분야에 다른 합성 절연액이 사용되고 이들 액체에 대한 산업 표준도 있음이 언급되어야 한다.
EP2770512는 재생 가능한 탄소 공급원으로부터 유도되고 적어도 210℃의 예외적으로 높은 인화점을 갖는 이소파라핀을 포함하는 전기 절연 유체를 기술한다. 상기 유체는 높은 생분해성을 가지며 석유 기반 유체보다 더 환경 친화적이다.
CN101230304는 항산화제 및 유동점 강하제를 포함하는 식물성 오일 (즉, 트리글리세라이드)로부터 유도된 또 다른 환경 친화적 오일을 기술한다.
상기 언급된 특허 출원 중 어느 것도 표준 IEC 60296 또는 ASTM D3487의 엄격한 요건을 충족시키는 절연유를 기술하지 않는다.
상기 언급된 과제들 및 필요성들을 다루는 성질들을 갖는 전기 절연유를 제공하는 목적을 갖는 기술들 및 구현예들은 본원에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 저점도 전기 절연유를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 산화 안정성을 나타내는 전기 절연유를 제공하는 것이다.
본 발명의 여전히 또 다른 목적은 환경 친화적인 전기 절연유를 제공하는 것이다.
본 발명의 여전히 또 다른 목적은 전기 변압기, 전자기기 등의 냉각시 명명된 절연유의 사용을 허용하는 표준을 따르는 전기 절연유를 제공하는 것이다.
상기 기술된 성질들을 갖는 전기 절연유를 제공하기 위해, 그러한 절연유를 제조하는 방법이 개발되었으며, 상기 방법은
- 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함하는, 비-석유 기원의 1차 혼합물을 제공하는 단계;
- 상기 1차 혼합물의 증류 및/또는 스트리핑을 수행하는 단계;
- 이소알칼과 알칸과의 혼합물을 포함하는, 상기 증류 및/또는 스트리핑 생성물로서 파라핀 베이스 오일을 수집하는 단계; 및
- 상기 파라핀 베이스 오일을 항산화 첨가제와 혼합하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 방법은 상기 증류 및/또는 스트리핑 생성물의 샘플을 반복적으로 취하는 단계, 및 하기 방식으로 상기 파라핀 베이스 오일 수집을 제어하는 단계를 포함한다:
ㆍ 상기 샘플의 인화점이 135℃보다 크고 160℃ 이하 (밀폐된 컵, Pensky-Marten)인 경우 상기 증류 및/또는 스트리핑 생성물의 수집이 시작되고
ㆍ 40℃에서 상기 샘플의 동점도가 3.4 내지 4.5 mm2/s의 범위 내에 있을 경우 상기 증류 및/또는 스트리핑 생성물의 수집이 종료된다.
본원 개시내용의 목적은 또한 하기 방법을 통해 도달한다:
- 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함하는, 비-석유 기원의 1차 혼합물을 제공하는 단계;
- 상기 1차 혼합물의 증류를 수행하는 단계;
- 이소알칼과 알칸과의 혼합물을 포함하는, 상기 증류의 생성물로서 파라핀 베이스 오일을 수집하는 단계; 및
- 상기 파라핀 베이스 오일을 항산화 첨가제와 혼합하는 단계.
1차 혼합물의 증류 동안에, 파라핀 베이스 오일의 수집은 인화점이 135℃보다 크고 160℃ 이하 (밀폐된 컵, Pensky-Marten)가 되도록 증류 컷 (증류 cut)의 초기 비점이 선택되는 방식으로 제어되며 40℃에서 파라핀 베이스 오일의 동점도가 3.4 내지 4.5 mm2/s의 범위 내에 있도록 증류 컷의 최종 비점이 선택된다.
파라핀 베이스 오일의 인화점과 동점도 둘 다를 조절함으로써, 상기 방법은 IEC 60296-2012 및/또는 ASTM D3487-2016과 같은 표준의 엄격한 요건을 충족시킬 수 있어서 전기 절연 오일로서 사용될 수 있는 특정 성질들을 갖는 베이스 오일의 생산을 가능하게 한다. 상기 언급된 표준에 부합하는 절연유가 거의 항상 화석 기원이기 때문에, 동일한 적용분야에 대해 바이오제닉 기원의 새로운 절연유를 생산하는 것이 생태학적으로 매우 중요하다.
하나의 구현예에서, 40℃에서의 상기 동점도는 3.6 내지 3.9 mm2/s, 바람직하게는 약 3.8 mm2/s의 범위 내에 있다. 저점도는 개선된 냉각 때문에 과부하를 처리하고/하거나 변압기의 서비스 수명을 연장할 수 있는 가능성을 제공할 것이다.
또 다른 구현예에서, 상기 인화점은 135℃보다 크고 155℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 145℃ 이하이다.
또 다른 구현예에서, 1차 혼합물은 C10-C20, 바람직하게는 C11-C20, 보다 바람직하게는 C11-C19, 심지어 보다 바람직하게는 C12-C19, 가장 바람직하게는 C12-C18 범위의 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함한다.
여전히 또 다른 구현예에서, 파라핀 베이스 오일은 C14-C20, 바람직하게는 C15-C19, 보다 바람직하게는 C16-C18 범위의 이소알칼과 알칸과의 혼합물을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 항산화 첨가제는 0.4 중량% 이하, 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 보다 바람직하게는 약 0.24 중량% 이하의 양으로 첨가된다. 항산화 첨가제를 소량으로 사용하여 고순도의 보다 환경 친화적인 절연유를 생성한다. 사용된 항산화 첨가제는 바람직하게는 BHT (DBPC (디부틸 파라-크레졸)로도 공지된 부틸화 하이드록시톨루엔)일 수 있다.
여전히 또 다른 구현예에서, 절연유는 테트랄린, 모도- 또는 디-벤질톨루엔 또는 유사한 방향족 화합물과 같은 가스발생 경향 저하 첨가제를 추가로 포함한다. 이것은 부분 전기 방전하에 수소 가스의 발생이 우려되는 경우에 유리하다.
이러한 유형의 절연유는 바람직하게는 절연유 표준 ASTM D3487-2016에 따른 성질들을 가질 수 있다. 여기에서도, 바이오제닉 기원의 절연유를 개발하는데 생태학적으로 매우 중요하다.
추가의 또 다른 구현예에서, 파라핀 베이스 오일은 지방산 기원의 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함하는 1차 혼합물로부터 제조되어 오일에 유동점 강하제 및 그의 재생 특성을 첨가할 필요없이 낮은 유동점을 부여한다.
추가의 또 다른 구현예에서, 절연유는 전기 변압기, 전기 분로 리액터, 또는 전기 스위치 기어에 사용된다. 본원에 개시된 구현예에 따른 절연유의 사용은 전자 회로, 프로세서, 전자 부품과 같은 전자기기의 냉각에도 적용될 수 있다.
본 발명은 저점도 전기 절연유를 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 산화 안정성을 나타내는 전기 절연유를 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 여전히 또 다른 목적은 환경 친화적인 전기 절연유를 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 여전히 또 다른 목적은 전기 변압기, 전자기기 등의 냉각시 명명된 절연유의 사용을 허용하는 표준을 따르는 전기 절연유를 제공하는 효과가 있다.
본원에 기술된 구현예들은 단지 예로서 간주되어야 하며 특허 청구범위에 의해 제공되는 보호의 범위를 결코 제한하지 않는다.
전기 절연유는 파라핀 베이스 오일 및 바람직하게는 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 베이스 오일은 바람직하게는 비-석유, 바이오제닉 공급원료로부터 제조된다.
공급원료의 이소알칸은 바람직하게는 재생 가능한 지방산 또는 하이드로탈산소화에 의해 처리된 트리글리세라이드, 즉. HVO (수소 처리된 식물성 오일)의 제조 방법 또는 바이오가스로부터 기원할 수 있다(피셔-트롭쉬 공정(Fischer-Tropsch pr -ocess)에 이어 이성화를 통해). 다른 잠재적인 원 공급원료는 바이오매스, 해중합된 리그닌 또는 생화학적으로 이용 가능한 탄화수소, 예컨대 파르네센의 열수 처리로부터의 바이오 오일이다. 후자의 경우, 올리고머화, 수소화 처리 및 수소첨가분해와 같은 보다 정교한 탄화수소 전환이 필요하다.
본원 개시내용의 파라핀 베이스 오일은 동물 또는 식물 지방으로부터 제조될 때 수소화 처리의 결과로 모든 탄소-산소 결합이 끊어지고 모든 탄소-탄소 이중 결합이 포하되어 하이드로 이성체화된다. 이성질화의 효율은 최종 생성물의 유동점에 대한 요구를 만족할 만큼 충분히 높아야 하며 독점적 또는 공개적 방법들로 수행될 수 있다.
본원 개시내용의 전기 절연유 내의 베이스 오일은 가능하게는 분별 증류의 공정에 의해 및/또는 상기 기술된 바와 같이 공급원료의 스트리핑에 의해 단리되었다. 증류 단계 동안에, 생성된 오일의 인화점 요건이 IEC 60296-2012 (> 135℃ 밀폐된 컵, Pensky-Marten) 및/또는 ASTM D3487-2016(145℃ 클리블랜드 오픈 컵(Cle -veland open cup))의 요건을 만족하도록 증류 컷의 초기 비점이 선택되는 방식으로 (원하는 증류 제거 컷의) 파라핀 베이스 오일의 수집이 제어되었다. 증류 컷의 최종 비점은 생성된 오일의 점도가 40℃에서 3.4 내지 4.5 mm2/s의 범위 또는 100℃에서 1.3 내지 1.6 cSt의 범위 내에 있도록 선택되었다.
공급원료 예: 180-310℃ 내의 비점 범위, 40℃에서의 약 2.5-3.2 cSt의 동점도, 100-120℃ 범위의 인화점 (밀폐된 컵), 및 -60 내지 -40℃ 범위의 유동점을 갖는 이성체화된 포화 탄화수소 혼합물 (C10-C20).
측정된 초기 비점은 280-290℃ 범위였고, 최종 비점은 305-315℃의 범위였다. 가능한 분별증류 공정은 수집된 분획의 인화점 및 동점도의 주기적인 측정에 의한 증류탑의 온도 및 유효 길이의 조정에 의해 제어된다. 이는 C14-C20 범위의 이소알켄 및 알칸을 포함하는 혼합물을 제공한다.
유사하게는, 이성체화된 포화 탄화수소로부터 원하는 파라핀 베이스 오일의 분리는 불활성 가스, 공기, 탄화수소 가스 또는 증기와 같은 공지된 스트리핑제를 사용하여 규칙적인 스트리핑에 의해 달성될 수 있다. 인화점 및 동점도의 규칙적인 제어는 심지어 그러한 경우에도 원하는 생성물의 제어된 수집을 허용한다.
바람직하게는, 증류 또는 스트리핑 생성물의 수집은 샘플의 인화점이 135℃보다 크고 160℃ 이하의 미리 결정된 온도일 때 시작된다. 일부 구현예에서, 증류 또는 스트리핑 생성물의 수집은 샘플의 인화점이 135℃를 약간 초과할 때 시작된다. 다른 구현예에서, 증류 또는 스트리핑 생성물의 수집은 샘플의 인화점이 160℃일 때 시작된다.
본원 개시내용의 전기 절연유는 상기한 바와 같이 단리된 파라핀 베이스 오일을 포함하며, 바람직하게는 또한 항산화 첨가제를 포함한다. 놀랍게도 항산화제 BHT에 대한 높은 반응성이 관찰되었으며 이는 소량의 첨가제를 사용하여 최종 생성물의 우수한 산화 안정성을 달성할 수 있게 한다. 표준 IEC 60296 및 ASTM D3487에 따라 항산화제가 각각 0.4 중량% 및 0.3 중량% 허용되는 반면, 본원 개시내용의 절연유는 0.24 중량%의 BHT로 우수한 산화 안정성을 나타낸다. 그러한 전기 절연유의 물리적 성질들은 하기 표 2에 열거되어 있다.
본원 개시내용의 전기 절연유는 ASTM D6866으로 측정될 때 이소알칸의 함량이 70 질량% 이상이며 바이오제닉 탄호 함량이 99.60 % 이상임을 나타낸다.
본원 개시내용의 전기 절연유는 심지어 제한된 가스발생 경향 또는 가스 흡수 성질을 부여하는 가스발생 경향 저하 첨가제를 임의로 포함할 수 있다. 이것은 부분 전기 방전하에 수소 가스의 발생이 우려되는 경우에 유리할 수 있다.
본원 개시내용의 전기 절연유는 놀랍게도 저점도를 나타낸다. 사실, IEC 60 296-2012 또는 ASTM D3487-2016을 충족하는 기존의 상업적으로 구입 가능한 절연유보다 점도가 훨씬 낮다. 이는 두 표준 중 어느 하나를 충족하는 오일의 사용을 위해 설계된 임의의 변압기가 본원 개시내용의 구현예에 따라 오일로 채워질 때 정상적인 상황에서 제조자의 명판에 따라 기능할 것이라는 것을 의미한다. 또한, 저점도는 과부하를 처리할 수 있는 가능성을 제공하고/하거나 개선된 냉각 때문에 변압기의 서비스 수명을 연장할 수 있는 가능성을 제공할 것이다. 본원 개시내용에 따른 오일은 층류보다 열 전달에 보다 효율적인 난류가 권선을 통해 그리고 냉각 시스템을 통해 발생하는 방식으로 변압기를 설계할 수 있는 가능성을 제공한다. 정전류 현상을 피하기 위해 전반적인 유속이 특정 값, 예를 들면 통상적으로 0.5 m/s를 초과할 수 없기 때문에 전자는 권선 부분에서 통상 불가능하다. 이는 자연 대류 (ON: Oil Natural)와 외부 펌프를 사용하여 오일 흐름을 시스템(OF: Oil Forced)에 강제로 적용하는 둘 다의 경우이다. 후자의 경우, 오일의 구현예의 보다 낮은 점도는 펌프의 전력 소비를 감소시키거나 설계에서 더 작고 보다 에너지 효율적인 펌프를 허용할 것이다. 또 다른 변압기 설계 가능성은 전체적인 치수 수축 또는 동일한 지면에 대해 더 높은 출력을 낼 수 있는 유닛을 만들 가능성이다. 후자는 생산 현장에서 최종 사용 지점까지 변압기 유닛을 운송하는 것이 큰 전력 변압기의 크기 때문에 막대한 장애물이라는 점에서 중요하다. 추가적으로, 본원 구현예에 따른 전기 절연유는 변압기의 고체 절연체를 변압기의 생산에 더 빨리 함침시킬 것이다.
용어 "이성체화된 포화 탄화수소 혼합물"은 본원에서 재생 가능한 또는 재활용된 원료로부터 유래된 오일을 수소화 처리하고 이성질화하여 제조된 상당량의 이소파라핀 화합물을 함유하는 오일의 혼합물을 의미한다.
재생 가능한 또는 재활용된 원료는 식물성 오일, 동물성 지방, 어유 및 이들의 혼합물과 같은 식물 또는 동물로부터 유래할 수 있다. 적합한 재생 가능한 및 재활용된 원료의 예는 유채씨유, 카놀라유, 콜자유, 톨유, 해바라기유, 대두유, 대마유, 올리브유, 아마인유, 경자유, 야자유, 낙화생유, 피마자유, 코코넛유, 동물성 지방, 예컨대 슈우트 (suet), 수지 (tallow), 고래등의 지방 (blubber)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 재생 가능한 또는 재활용된 원료는 조류 및 박테리아와 같은 미생물에 의해 생산될 수도 있다. 또한, 재생 가능한 또는 재활용된 원료는 에스테르와 같은 축합 생성물 및 재생 가능한 또는 재활용된 원료의 기타 유도체를 포함한다.
재생 가능한 원료란 임의의 재생 가능한 원료를 의미한다. 예를 들어, 재생 가능한 원료는 왁스, 지방 또는 오일일 수 있으며, 또한 유리 지방산(들) (이들의 염을 포함함) 또는 지방산 에스테르(들)일 수 있다
재생 가능한 원료는 바람직하게는 지방 또는 오일, 보다 바람직하게는 식물 기원(조류 및 진균류 포함), 동물 기원(어류 포함) 또는 미생물 기원, 및 특히 식물성 오일/지방, 동물성 오일/지방, 식품 산업으로부터의 폐유/지방, 해조유/지방 및/또는 미생물유, 예컨대 야자유, 유채씨유, 해조유, 자트로파유, 대두유, 조리용 오일, 식물성 오일, 동물 지방 및/또는 어류 지방의 지방 또는 오일이다. 재생 가능한 원료는 재생 가능한 공급원으로부터 유래된 화합물의 혼합물일 수 있다.
통상적으로, 재생 가능한 원료는 (탄소 원자 및 수소 원자 외에) 헤테로원자를 포함하며, 재생 가능한 원료는 특히 산소 원자를 포함할 수 있다. 재생 가능한 원료가 헤테로원자를 포함하는 경우, 하이드로 처리는 헤테로 원자를 제거하고 탄화수소 물질, 바람직하게는 n-파라핀 또는 n-파라핀과 이소-파라핀과의 혼합물을 생성하기 위해 수행되는 것이 바람직하다. 하이드로 처리는 또한 이성질화가 주로 이소-파라핀을 생성하도록 (탄화수소 생성물의 50 중량% 이상) 촉진되도록 수행될 수 있다.
이성질화 (이성질화 단계)는 이성질화도를 증가시키는 것, 즉 낮은 분지화도를 갖는 탄소 쇄 함량에 비해 높은 분지화도를 갖는 탄소 쇄의 함량을 증가시키는 임의의 방법을 의미할 수 있음이 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 이성질화는 촉매의 존재하에 및 수소의 존재 또는 부재하에 촉매 이성질화를 포함할 수 있으며 크래킹을 포함할 수도 있다.
실험 데이터
1. 일반적인 방법:
공급원료 예는 180-310℃ 내의 비점 범위, 40℃에서의 약 2.5-3.2 cSt의 동점도, 100-120℃ 범위의 인화점 (밀폐된 컵), 및 -60 내지 -40℃ 범위의 유동점을 갖는 이성체화된 포화 탄화수소 혼합물 (C10-C20)이다.
측정된 초기 비점은 280-290℃의 범위였고, 최종 비점은 305-315℃의 범위였다. 가능한 분별증류 공정은 수집된 분획의 인화점 및 동점도의 주기적인 측정에 의한 증류탑의 온도 및 유효 길이의 조정에 의해 제어된다. 이는 C14-C20 범위의 이소알켄 및 알칸을 포함하는 혼합물을 제공한다.
2. 바람직한 바이오제닉 베이스 오일 조성물의 화학 구조에 대한 설명
일례에서, 증류에 의해 얻어진 베이스 오일의 탄소 쇄 분포는 C14-C18 탄소 쇄 길이, FP 151 oC (ENISO2719)를 포함하며 3,8 mm2/s의 점도 (EN ISO 3104)를 나타냈다 (참조 하기 표 1). n-파라핀 및 이소-파라핀 성분의 분포는 FID 검출기를 사용하여 기체 크로마토 그래피로 확인되었다. 이용된 방법은 <C36의 탄소 쇄 길이에 대해 개발되었다. 　FID-크로마토그팸에서 탄화수소의 면적-%는 성분의 wt%와 같다.　 성분은 모델 화합물(노르말-파라핀) 크로마토그램을 기반으로 확인되었다. 개별 성분에 대한 정량 한계는 0,01 wt%이다.
베이스 오일의 탄소 쇄 분포(GC 방법).
탄소 쇄 길이 이소-파라핀,
wt%		 노르말-파라핀,
wt-%		 합, wt-%
2 0,0 0,0 0,0
3 0,0 0,0 0,0
4 0,0 0,0 0,0
5 0,0 0,0 0,0
6 0,0 0,0 0,0
7 0,0 0,0 0,0
8 0,0 0,0 0,0
9 0,0 0,0 0,0
10 0,0 0,0 0,0
11 0,0 0,0 0,0
12 0,0 0,0 0,0
13 0,0 0,0 0,0
14 0,0 0,0 0,0
15 0,1 0,0 0,1
16 1,8 0,3 2,0
17 7,3 5,2 12,4
18 79,3 2,6 81,9
19 1,3 0,0 1,3
20 1,1 0,0 1,1
21 0,2 0,0 0,2
22 0,2 0,0 0,2
23 0,2 0,0 0,2
24 0,2 0,0 0,2
25 0,0 0,0 0,0
>C36 0,0 0,0 0,0
C25-C29 0,2 0,0 0,2
C30-C36 0,0 0,0 0,0
합 91,8 8,2 100,0
이소-파라핀의 함량은 91 wt%이고 그 중 57 wt%는 디 또는 폴리 메틸화된 것이다.
3. 바이오제닉 함량의 검출의 또 다른 예.
바이오제닉 탄화수소 함량은 DIN51637에 의해 검출되었다. 14C 동위원소 함량은 샘플의 바이오제닉 함량을 나타낸다. 방사성 탄소 동위원소 14C 베타 붕괴는 액체 섬광 계수로 감지될 수 있다. 화석 재료에서, 14C는 완전히 붕괴되는 반면, 생물기반 재료에서는 14C 동위원소가 대기중에 생성된 양과 관련한 양으로 존재한다.
산업상 이용가능성
상기 예에 예시된 바와 같은, 그러나 이들 적용분양로만 제한되지 않는, 본원 개시내용의 전기 절연유는 매우 다양한 산업 분야에 적합하다.
본원 개시내용의 전기 절연유의 성질들의 예

성질들
방법
전형적인
한도 IEC 60296-2012
단위
점도 40℃
ISO 3104
3.8
< 12
mm2/s
점도 -30℃
ISO 3104
50
< 1800
mm2/s
유동점
ISO 3016
-42
< -40
℃
수분 함량
IEC 60814
25
< 30 (벌크), < 40 (드럼/LBC)
mg/kg
항복 전압
IEC 60156
80
> 30
kV
밀도 20℃
ISO 3175
0.786
< 0.895
g/ml
DDF 90℃
IEC 60247
0.001
< 0.005
외관
투명/밝음
투명/밝음
산도
IEC 62021
< 0.01
< 0.01
mg KOH/g
총 황
ISO 14596
< 1
< 500
mg/kg
부식성인 황 (Ag)
DIN 51353
부식성 없음
부식성 없음
잠재적으로
부식성인 황 (Cu)
IEC 62535
부식성 없음
부식성 없음

DBDS
IEC 62697-1
검출되지 않음
검출되지 않음
억제제 (BHT)
IEC 60666
0.24
0.4
%
금속 부동화제
IEC 60666
검출되지 않음
검출되지 않음
푸르푸랄
IEC 61198
검출되지 않음
검출되지 않음

산화 안정성
IEC 61125C

500 h
TA 0.1

슬러지 0.02

DDF 0.01
< 0.3

< 0.05

< 0.05
mg KOH/g

%

인화점
ISO 2719
145
> 135
℃
PCA
IP 346
0
< 3
%
PCB
IEC 61619
검출되지 않음
검출되지 않음

Claims (12)

  1. 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법으로서, 상기 방법은:
    - 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함하는, 비-석유 기원의 1차 혼합물을 제공하는 단계;
    - 상기 1차 혼합물의 증류 및/또는 스트리핑을 수행하는 단계;
    - 이소알칼과 알칸과의 혼합물을 포함하는, 상기 증류 및/또는 스트리핑 생성물로서 파라핀 베이스 오일을 수집하는 단계; 및
    - 상기 파라핀 베이스 오일을 항산화 첨가제와 혼합하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 방법은:
    - 상기 증류 및/또는 스트리핑 생성물의 샘플을 반복적으로 취하는 단계, 및
    - 하기 방식으로 상기 파라핀 베이스 오일 수집을 제어하는 단계로서,
    ㆍ 상기 샘플의 인화점이 135℃보다 크고 160℃ 이하 (밀폐된 컵, Pensky-Marten)인 경우 상기 증류 또는 스트리핑 생성물의 수집이 시작되고,
    ㆍ 40℃에서 상기 샘플의 동점도가 3.4 내지 4.5 mm2/s의 범위 내에 있을 경우 상기 증류 또는 스트리핑 생성물의 수집이 종료되는, 파라핀 베이스 오일 수집을 제어하는 단계,
    를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  2. 비-석유계 전기 절연유를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
    - 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함하는, 비-석유 기원의 1차 혼합물을 제공하는 단계;
    - 상기 1차 혼합물의 증류를 수행하는 단계;
    - 이소알칼과 알칸과의 혼합물을 포함하는, 상기 증류의 생성물로서 파라핀 베이스 오일을 수집하는 단계; 및
    - 상기 파라핀 베이스 오일을 항산화 첨가제와 혼합하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 방법은:
    - 하기 방식으로 상기 파라핀 베이스 오일 수집을 제어하는 단계로서,
    상기 인화점이 135℃보다 크고 160℃ 이하 (밀폐된 컵, Pensky-Marten)가 되도록 증류 컷 (distillation cut)의 초기 비점이 선택되고,
    40℃에서 상기 파라핀 베이스 오일의 동점도가 3.4 내지 4.5 mm2/s의 범위 내에 있도록 상기 증류 컷의 최종 비점이 선택되는, 파라핀 베이스 오일 수집을 제어하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 40℃에서의 상기 동점도가 3.6 내지 3.9 mm2/s의 범위 내에 있고, 바람직하게는 약 3.8 mm2/s인, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인화점이 135℃보다 크고 155℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 145℃ 이하인, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 혼합물이 C10-C20, 바람직하게는 C11-C20, 보다 바람직하게는 C11-C19, 심지어 보다 바람직하게는 C12-C19, 가장 바람직하게는 C12-C18 범위의 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함하는, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파라핀 베이스 오일이 C14-C20, 바람직하게는 C15-C19, 보다 바람직하게는 C16-C18 범위의 이소알칼과 알칸과의 혼합물을 포함하는, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항산화 첨가제가 0.4 중량% 이하, 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 보다 바람직하게는 약 0.24 중량% 이하인, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항산화 첨가제가 BHT인, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파라핀 베이스 오일을 가스발생 경향 저하 첨가제와 혼합하는 단계를 추가로 포함하는, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 혼합물이 지방산 기원의 이성체화된 직쇄 탄화수소를 포함하는, 비-석유계 전기 절연유의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 제조된 비-석유계 전기 절연유.
  12. 전자 회로, 프로세서, 전자 부품, 전기 변압기, 전기 분로 리액터, 또는 전기 스위치 기어와 같은 전자기기의 냉각시 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 비-석유계 전기 절연유의 용도.
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